SU991164A1 - Ультразвуковой эхо-импульсный измеритель размеров - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение дл  измерений излучени  в трубной промышленности, например/ дл  контрол  диаметров.

Известен ультразвуковой измеритель размеров, содержащий генератор импульсов , эхо-локационные измерительные каналы и формирующий каскад с гмшштудной отсечкой til.

Недостатком измерител   вл етс  то, что обработка информации ведетс  в аналоговой форме, что ограничивает производительность и точность измерений . Осуществление цифровой обработки ведет к значительному усложнению измерител ..

Известен ультразвуковой измеритель наружного диаметра трубы, содержащий два измерительных канала, пьезопраг. образователи которых размещены диаметрально противоположно, и третий компенсационный канал.с пьезопреобразователем , взаимодействующим в процессе измерени  с отражателем, синх- . ронизатор и блок цифровой индикации 23.

Недостатком измерител   вл етс  :значительна  температурна  погреш ность..Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  ультра-, звуковой эхо-импульсный измеритель размеров ,содержащий синхронизатор и три измерительных канала,каждый из которых содержит ультт азвуковой преобразова тель и соединенны с ним генератор и последовательно подключенные усилитель и селектор-формирователь, и

10 .подключенные к последнему во втором и третьем каналах два измерительных триггера, синхронизатор подключей к управл ющим входам генераторов первого и третьего каналов, к

15 первсжу входу измерительного триггера третьего канала и вторым входшл селекторов-Формирователей всех каналов , выход селектора-формировател  первого кангша соединен с управл ю20 щим входом генератора и первым вхо; дом измерительного триггера второго канала, выходы селекторов-форвитрователей и третьего каналов соединены о вторыми входами соответ25 ствукхцих измерительных триггеров. Синхронизатор запускает первый и третий кансш одновременно, дхо-шпульаf прин тый пьезопреобразователем первого канала, запускает второй канал.

Claims (3)

1. 30 3зность временных интервалов измеренных вторым и третьим какалами песет информацию об измер емом размере издели  СЗ J. Недостатком измерител   зл етс  значительна ; температурна  погреш™ ность, йозрас.таюада  с уваличе ием измер емого .размера. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем что ультразвуковой эхо-импульсный из меритель размеров/ содержащий синхро низатор и три измерительных канала. каждый из которых -содержит ультразвуковой преобразователь и соединенные , с ним генератор и последовательно подключенные усилитель и селектор-формирователь , и подключенные к последнему во втором   третьем каналах два измерительных тр.иггера, синк ронизатор подключен к управл ющим входам генераторов первого и третьего каналов, к первому входу измерительного три.ггера третьего канала и входам селекторов-формирователей всех каналов, выход селектораформировател  первого канала соединен с управл ющим входом генератора и первым входом измерительного триггера второго канала, выходы селекто ров-формирователей второго и третьего каналов соединены с вторыми входами соответствующих измерительных каналов, снабжен соединенным с синхронизатором реверсивным счетчиком, соединенными с ними задатчиком цифрового кода и цифровым индикатором, двум  инверторами, п тью схемами И, схемой ИЛИ, RS -триггером, генератором счетных импульсов, расширителем временного интервала и формирователем строба, к выходам измерительных триггеров подключены последовательно соединенные соответственно инвертор и схема И, вторые входы первой и второй схем И соединены с выходами измерительных триггеров перекрестно; второго канбша - с второй схемой и, третьего - с первой схемой И, выход селектора-формировател  первого канала соединен с входом формировател  строба, выход которого подсоединен ктретьему входу второй схемы И, выходы первой и второй схем И соединен соответственно с двум  входами КЗтриггера исхемы ИЛИ, выходом подсое диненной к расширителю временного интервала,треть  схема И подсоедине на входами соответственно к выходу расширител  и к генератору счетных импульсог,выход 1 ва соединен с первым входами четвертой и п той схем И, вторые входы которых соединены с сЬответствунщими выходами Rs-триггера, а выходы - с входами реверсивного счетчика. На фиг.1 представлена принципиаль ) 1а  схема измерител  на Фиг.2 - вре менныа диаграммы, иллюстрирующие работу измерител . Ультразвуковой эхо-импульсный измеритель (фиг.1) содержит синхронизатор 1 и три измерительных канала, каждый.из которых содержит ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 2 - 4 и соединенные с ним гене|5атор 5 - 7 и последовательно подключенные усилитель 8 - 10 и селектор-; формировател, 11 -.13, к которому во втором и третьем канале подключены два измерительных триггера 14 и 15, реверсивный счетчик 16, входы парашлельной записи которого соединены с задатчиком 17 цифрового кода, выходы - с цифровым индикаторам 18, два инвертора 19 и 20, п ть схем И 21 25 ,схему ИЛИ 26,RS - триггер 27,генератор 28 счетных импульсов, расширитель 29 временного интервала и формирователь 30 строба.Измер емое изделие 31 размещено между ПреЪбразовател ми 2 и 3, третий преобразователь 4 установлен на рассто нии от отражател  32, равном суммарному рассто нию между преобразовател ми 2 и 3 за вычетом номинального размера издели  31. Синхронизатор 1 подключен к управл ющим входам генераторов 5 и 7 первого и третьего каналов, к первому входу измерительного триггера 15 третьего канала и вторым входам селекторов-Формирователей 11 - 13 всех каналов, выход селектора-формировател  11 первого канала соединен с управл гадим входом генератора 6, первым входом измерительного триггера 14 второго канала и входом формировател  30 .строба, выходы селекторовформирователей 1,2 и .13 второго и третьего каналов соединены со вторыми входами соответствующих измерительных триггеров 14 и 15, к выходам которых подключены последовательно соединенные инвертор 19 и 20 и схема И 21 и 22. Вторые входы первой и второй схем И 21 и 22 соединены с выходами измерительных триггеров перекрестно вы ход измерительного триггера 14 второго канала соединен со входом второй схемы И 22,а выход измерительного триггера 15 третьего канала - с входом , первой cxeNW И 21. Выход селектора-формировател  11 первого канала соединен со входом формировател  30 строба, выход которого подсоединен к третьему входу второй схемы И 22. Выходы первой и второй схем И 21 и 22 соединены соответственно с двум  входами RS-триггера 27 и схемы ИЛИ 26, выходом подсоединенной к расширителю 29 временного интервала. Треть  схема И 23 подсоединена соответственно к выходу расширител  29 и к генератору 28 счетных импульсов, выход ее соединен с первыми входами той и п той схем И 24 и 25, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами RS-триггера 27, а выходы схем И 24 и 25 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 1б вход управле ни  параллельной записью которого, подключен к выходу синхронизатора 1. Ультразвуковой эхо-импульсный измеритель размеров работает следующим образом. Синхронизатор 1 вырабатывает импульсы (фиг.2 а) , .запускающие генера тор 5 первого канала. Импульсы гене (ратора 5 амплитудой несколько дес тков вольт, и длительностью менее 0,1 МКС возбуждают пьезозлектрический преобразователь 2. Ультразвуковой импульс, излучаемый пьезоэлектрическим преобразователем 2, отражаетс  от поверхности контролируемого издели  3.1 и поступает на вход усилител  8 , а с его выхода - на вход .селектора-формировател  11, управл емого синхронизатором 1. Сформирован ный селектором-формирователем 11 импульс (фиг.2 б) с задержкой ij, относительно импульса синхронизации (фиг.2 а)- запускает генератор б второго канала, который вырабатывает электрический импульс с таким же параметром , что и генератор 5 первого измерительного канала. Этот импульс возбуждает пьезоэлектрический преобразователь 3. Ультразвуковой импульс излучаемый пьезоэлектрическим преобразователем 3, отражаетс  от поверхности контролируемого издели  31 и поступает на вход усилител  9, а с его выхода - на вход селектора-форми ровател  12, управл емого синхронизатором 1. Сформированный селектором-формирователем 12 импульс (фиг.2 в) с задержкой is, относительно импульса (фиг.2 б), полученного на выходе селектора-формировател  11 первого канала , поступает на первый вход измерительного триггера 14 второго канала . На вгторой вход измерительного триггера 14.поступает импульс (фиг.2 (5) с выхода селектора-формиро вател  12. С выхода измерительного триггера 14 импульс (фиг.2 г) поступает на первый вход схемы И 22 и на вход инвертора 19. Одновременно с запуском генератора 5 первого канала синхронизатор 1 запускает генератор 7 третьего канала , который вырабатывает электрический импульс с акими же параметрами , что и генератор 5. Этот импуль возбуждает пьезоэлектрический преобразователь 4 третьего канала. Ультразвуковой импульс, излучаены пьезоэлектрическим преобразователем 4, отражаетс  от поверхности бтража46 . тел  55, принимаетс  тем же пьвзозлектрическим преобразователем и поступает на вход усилител  10, ас его выхода - на вход селектора-Формировател  13, управл емого синхронизатог ром 1. На первый вход измерительного триггера 15 поступает импульс синхронизатора 1, на второй - импульс (фиг.2 д), сформированный селекторомформирователем 13 с задержкой -t - - - .Эз относительно импульса (фиг.2 а) синх ронизатора 1, С выхода и.змерительного триггера 15 импульс (фиг.2 е) пос .тупает на первый вход инв ертрра 20 |.и первый вход cxeiuEJ И 21. I Значение tj устанавливаетс  при калибровке измерител  путем изменени  рассто ни  между отражателем, 32 , и пьезоэлектрическим преобразоватеijjeM 4 третьего измерительного канала до получени  равенства t,j..-tj 1+ . tj- . При этом в качестве контролируемого издели  31 должен быть установлен образец с номинальным знаЧением геометрического размера. Выделение интервала t-tj --tg 4tj при происходит на второй логической схеме И 22. При этом на ее входа поступают импульс (фиг.2 г) с измерительного триггера 14 второго канала, импульс (фиг.2 ж) с выхода второЛ инвертора 20, на вход которого, в.сво очередь, поступает импульс (фиг.2 е) с измерительного триггера 15 третьего канала и импульс (фиг.2 з) с выхода формировател  3D строба, запускаемого импульсом (фиг.2 б), поступающим с селектора-формировател  11. В результате , на выходе второй логической схемы И 22 формируютс  импульс (фиг. 2 и) длительностью - (t, з Ь Vi Ч Если Зз 3i 32 ° выделение интервала осуществл етс  на первой логической схеме И 21. При этом ;на ее входцл поступают: импульс (фиг.2 е с измерительного триггера 15 третьего канала и импульс (фиг.2 к) с выхода инвертора 19, на вход которого поступает импульс с измерительного триггера 14 второго канала. .В результате, на выходе первой логической схемы И21 формируетс  импульс (фиг.2 л) длительностью t ( 3.+ Ч2 .э.В обоих случа х полученный импульс ( фиг.2 и) или (фиг.2 л) через логическую схему ИЛИ 26 поступает на вход расширител  29 временного интервала, Коэффициент расишрени  устанавливаетс  при калибровке. С выхода расширител  29 временного интервала расширенный импульс ( фиг.2 м) поступает на второй вход третьей логической сквлш И 23, наl первый.. которой подаюто  импуль сы с генератора 28 счетных импульсо Полученна  пачка импульсов (фиг.2 и) поступает на пераые входи четвертой и п той логических схем И 24 и 25. На вторые входы этих схем поступают сигналы о пр мого и инвер ного выходов R5-триггера 27. Таким образом, при t, tg ъ) импуль сы (фиг.2 н) с ЗыходА схвмьГ И 24 поступгиот на вход суммировани  реве сивного счетчика- 16. При эч Э-i + 32 импульсы (фиг.2 н) с выхода схемы И 24 поступают на вход вычита ни  реверсивного счетчика 16. Управление R -триггером, 27 осуще ствл етс  подачей на его вход сигна лов с выхода первой и второй логиче ких схем И 21 и 22. В начале каждого такта измерени  импульсом (фиг.2 а) синхронизатора осуществл етс  предварительна  запи в реверсивный счетчик 16 номинально значени  контролируемого размера с (эадатчика 17 цифрового кода, в кото ром оно устанавливаетс  при настройке . Информаци  о результатах измереНИИ с выходов реверсивного счетчика 16 поступает на цифровой индикатор 18. В предлагаемом эхо-импульсном из мерителе размеров изделий достигаетс  повышение точн.ости измерений за счет полной компенсации температурной погрешности измерений при номи нальном значении размера измер емого объекта. Температурна  погрешность измерений в данном случае возникает при отклонении геометрического размера издели  от номинального значени  и одновременном с ним отклонении температуры промежуточной жидкости от значени , которое она имела в момент настройки измерител  на номинальный размер. При измерении наружного диаметра реальных особотонкрстенных труб предлагаемым измерителе температурна  погрешность в 5 раз меньше, чем s известном измерителе t23, и более, чем на пор док меньше чем в известном измерителе СЗ. Формула изобретени  Ультразвуковой эхо-импульсный измеритель размеров, содержащий синхронизатор и три измерительных канала каждый из которых содержит ультразву ковой преобразователь и соединенные с ним генератор и последовательно подключенные усилитель и селекторформирователь , и подключенные к последнему во втором и третьем каналах два из мерит ель ньах триггера, синхронизатор подключен к управл ющим входам генераторов первого и третьего каналов, к первому входу измерительного триггера третьего канала и вторым входам селекторов-Формирователей всех каналов, выход селектора-формировател  первого канала соединен с управл к дим входом генератора и первьш входом измьрительного триггера второго канала, выходы селекторовформирователей второго и третьего каН5ШОВ соединены с вторыми входами соответствуилцик измерительных триггеров , отличающийс  тем, чтр, с целью повышени  точности измерений , он снабжен соединенным с синхронизатором реверсивным счетчиком, соединенными с ними задатчиком цифрового кода и цифровым индикатором, двум  инверторами, п тью схемами И, схемой ИЛИ, RS-триггером, генератором счетных импульсов, расширителем временного интервала и формирователем строба, к выходам измерительных триггеров подключены последовательно соединенные соответственно инвертор и схема И, вторые входы первой и второй схем И соединены с выходами измерительных триггеров перекрестно второго канала - с второй схемой И, третьего - с первой схемой И, выход селектора-формировател  первого канала соединен с входом формировател  строба, выход которого подсоединен к третьему входу второй схемы И, выходы первой и второй схем И соединены соответственно с двум  входаг ш PS триггера и схеки ИЛИ, выходом подсоединенной к расширителю временного интервала, треть  схема И подсоединена входами соответственно к выходу расширител  и к генератору счетных импульсов, выход ее соединен с первыми входами четвертой и п той схем И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами PSтриггера , а выходы - с входами реверсивного счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 560139, кл. G, 01 В 17/02, 1971.
2. 2.Патент ОНА 3980404, кл. 73-67.8 R,1976.
3. 3.Патент Франции W 1547473, кл. G 01 В, 1968 (прототип).